Пожежна небезпека при повному зруйнуванні технологічного обладнання

При оцінці вибухопожежної і пожежної небезпеки технологічного процесу в якості вихідної ситуації варто вибирати найбільш несприятливий варіант аварії, при якому відбувається ушкодження обладнання з виходом у приміщення або на відкриті площадки горючих речовин. Такі ситуації можуть створюватися, в основному, при повних ушкодженнях апаратів і обладнання. Тому важливо знати основні параметри, що характеризують пожежну небезпеку виробничого процесу при повному зруйнуванні технологічного обладнання.

Одним з основних параметрів оцінки пожежної небезпеки є визначення маси речовини, що може вийти зі зруйнованого обладнання. Кількість речовини в апараті до моменту руйнування визначається виходячи з ємкості і ступеня заповнення апарата. У свою чергу, кількість речовини, що надходить до аварійного апарата по трубопроводу, залежить від кількості і витрати речовини в трубопроводах, способу виявлення аварій і відключення трубопроводів.

При повному зруйнуванні апаратів загальна кількість горючої речовини, що виходять назовні, визначається в залежності від багатьох чинників у тому числі і від агрегатного стану. У загальному вигляді масу горючих речовин , що виходять назовні при повному зруйнуванні апарата, визначають за формулою:

,

де - маса речовини, що виходять із зруйнованого апарата, кг;

, - маса речовин, що виходять із трубопроводів відповідно до моменту відключення засувок або інших запірних пристроїв і після їхнього закриття, кг.

Маса горючих речовин m_р, які виходять назовні при повному руйнуванні апарата, визначається за формулою:

m_р= m_ап + m_тр1+ m _тр2,

де: m_ап - маса речовин, які виходять з зруйнованого апарата, кг; m_тр1 і m_тр2 - маси речовин, які виходять із трубопроводів відповідно до моменту відключення засувок або інших запірних пристроїв і після їх закриття, кг.

Для апаратів з рідинами або скрапленими газами масу горючих речовин m_р визначають за формулою:

.

Для апаратів із стиснутими газами масу горючих речовин m_г визначають за формулою:

,

де: V_ап - геометричний внутрішній об’єм апарата, м³; e - ступінь (коефіцієнт) заповнення апарата; Р_Р - робочий тиск середовища в апараті, Па; q_Iн і q_Iк - продуктивність відповідно 1-го насоса або компресора (або пропускна здатність 1-го трубопроводу), який живить апарат, м³/с; t_і - тривалість відключення і -го збудника витрат, с; п_і - кількість збудників витрат, які живлять апарат; l_jтр і f_jтр - відповідно довжина [м] і переріз [м²] j -ї дільниці трубопроводу (від аварійного апарата до запірного пристрою), з якого виходить витікання рідини або газу; r_р та r_г - відповідно густина рідини та газу при робочій температурі середовища в апараті, кг/м³; k - число дільниць трубопроводів, які примикають до аварійного апарата.

Тривалість вимкнення насоса або компресора приймається часу спрацювання системи автоматики відключення, якщо ймовірність відмови системи автоматики не перевищує 10^-6 на рік або забезпечується резервування її елементів (інакше приймається 120 с), або за 300 с (при ручному вимкненні).

Час повного випаровування рідини t_п, яка розлилась на підлозі промислового приміщення при аварії технологічного обладнання, визначають за формулою: ,

де: W_В - інтенсивність випаровування рідини, кг/м². Для легкозаймистих рідин при відсутності дослідних даних визначається за формулою: ,

F_В - площа випаровування, м² - приймається з такого виразу:

,

де: F_р - площа рідини, яка розлилася, м²; f_Р - питома площа розлитої рідини, м^-1; V_p = m_р/r_р (r _р - густина рідини, яка розлилась, кг/м³); F_n - площа підлоги приміщення, м²; a і b - довжина і ширина приміщення, м.

Величину F_p приймають згідно з НАПБ Б.03.002-2007, виходячи з того, що 1 л сумішей і розчинів, які містять 70% і менше за масою розчинників, розливається на площу 0,5 м², а інших рідин - на площу 1 м² (тобто в першому випадку f_Р =500 м^-1, а в другому f_Р =1000 м^-1).

Об’єм зони, в якій може утворюватися вибухонебезпечна концентрація парів і випаровувань розлитої рідини, визначають за формулою:

,

де: - нижня концентраційна межа розповсюдження полум’я, кг/м³.

Для перерахунку концентраційних меж розповсюдження полум’я з об’ємних часток в грами на кубічний метр використовують співвідношення:

,

де: - нижня концентраційна межа розповсюдження полум’я, об. частки; М - молекулярна маса парів рідини при заданих умовах, кг/кмоль; - молярний об’єм парів рідини при заданих умовах, м³/кмоль.

Молярний об’єм парів рідини при заданих умовах визначається за формулою:

,

де: = 22,4125 м³/кмоль - молярний об’єм парів при нормальних умовах; t_p - робоча температура рідини, ⁰С; - тиск при нормальних фізичних умовах, Па; - загальний тиск системи (робочий тиск у герметичному апараті або барометричний тиск в апараті, який з’єднується з атмосферою), Па.

Середня концентрація парів у приміщенні визначається за формулою:

· при відсутності повітрообміну в приміщенні: ;

· при наявності повітрообміну в приміщенні: ,

де: j_д - дійсна концентрація горючих речовин у приміщенні, кг/м³; m - сумарна маса горючих речовин, які надходять у приміщення з апаратів, кг; V_В - вільний об’єм приміщення який визначається з виразу: ,

де: L, B, H, - відповідно довжина, ширина та висота приміщень, м;

А - кратність вентиляції, год^-1.

Тривалість утворення вибухонебезпечних концентрацій у виробничому приміщенні (при пошкодженні апаратів з газами або парами) визначають за формулами:

· при відсутності повітрообміну в приміщенні:

;

· при наявності повітрообміну в приміщенні:

,

де: t_г - тривалість утворення вибухонебезпечних концентрацій у приміщенні, с; V_В - вільний об’єм приміщення, м³; j_н - нижня концентраційна межа розповсюдження полум’я горючої речовини, об.частки; q - інтенсивність надходження парів або газів у приміщення апарата, м³/с:

або ,

де а - продуктивність вентиляційної системи, м³/с.

Максимальну безпечну для людей (граничну допустиму) масу (m_л^в) горючих газів, парів ЛЗР та ГР і пилу при вибуху в приміщенні вибухонебезпечної суміші визначають за формулою:

^,

де: V_в - вільний об’єм приміщення, м³; r _в - густина повітря в приміщенні до вибуху при температурі t_в, кг/м³; Q_Н^Р - нижча теплота згоряння речовини, Дж/кг; z - коефіцієнт участі горючої речовини у вибуху, приймається за довідковими даними.

При обертанні в технологічному процесі індивідуальних горючих газів і парів ЛЗР та ГР, які складаються з атомів С, Н, О, N, СI, Br, I, F, максимальну безпечну для людей масу таких речовин визначають за формулою:

,

де: r_г.п. - густина пари або газу при температурі повітря в приміщенні t_в, кг/м³; С _ст - стехіометрична концентрація горючої речовини в повітрі, яка обчислюється за формулою: ,

де: - стехіометричний коефіцієнт при кисні в реакції горіння; n_c, n_н, n₀ і n_г - відповідно число атомів С, Н, О, галогенів (Cl, Br, I, F) і N в молекулі горючого; m - ступінь підвищення тиску при вибуху в замкнутому об’ємі, визначається з виразу: ,

де: Р_max - максимальний тиск вибуху горючої суміші, Па; Р_бар - барометричний (атмосферний) тиск, Па.

Дата добавления: 2014-11-09